کمپرسورهای هوای فشرده اسکرو

کمپرسورهای هوا
کمپرسورهای هوا

مقدمه:

کمپرسورهای هوا دستگاه‌هایی هستند که برای فشرده‌سازی هوا و انتقال آن به سیستم‌های مختلف در صنایع گوناگون به کار می‌روند. مقاله ذیل توسط گروه مهندسی ثمین ماشین خاورمیانه تهیه گردیده است تا شاید گامی موثر در افزایش آگاهی تیم تاسیساتی مراکز صنعتی، درمانی و … کشور عزیزمان برداشته شود. در صورت نیاز به هرگونه مشاوره از طریق راههای ارتباطی با ما در تماس باشید.


فهرست مطالب

 

1- کمپرسور

1-1 معرفی انواع کمپرسورهوا 

کمپرسورهای هوا را می‌توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد:

الف) کمپرسورهای جابجایی مثبت(Positive Displacement Compressor)

  • کمپرسورپیستونی(Piston Compresso) : این کمپرسور دارای پیستون و سیلندر است که هوا را از طریق حرکت رفت و برگشتی فشرده می‌کند.
  • کمپرسوراسکرو(Screw Compressor) : از دو روتور مارپیچی برای فشرده‌سازی هوا استفاده می‌کند و مناسب برای استفاده در صنایع با نیاز به فشار ثابت و پیوسته است.
  • کمپرسور پره‌ای(Vane Compressor) : در این کمپرسور، پره‌هایی درون روتور چرخان حرکت کرده و هوا را فشرده می‌سازند.

ب) کمپرسورهای دینامیکی (Dynamic Compressor)

  • کمپرسورسانتریفیوژ(Centrifugal Compressor) : با استفاده از نیروی گریز از مرکز، هوا را فشرده کرده و برای کاربردهای با ظرفیت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
  • کمپرسورمحوری(Axial Compressor) : این کمپرسور بیشتر در صنایع هوافضا و نیروگاه‌های گازی برای تولید هوای فشرده به کار می‌رود.

1-1-1. کمپرسورهای هوا اسکرو از نظر استفاده روغن

  • الف) کمپرسورهای هوا روغنی (Oil-Injected Compressors) در این نوع کمپرسورها، روغن برای خنک‌کنندگی، روانکاری و آب‌بندی بین قطعات استفاده می‌شود.

مزایا: هزینه نگهداری پایین، عمر طولانی‌تر، تولید حرارت کمتر.

معایب: نیاز به تعویض مداوم روغن و فیلترها، احتمال آلودگی هوا به ذرات روغن.

  • ب) کمپرسورهای هوا بدون روغن (Oil-Free Compressors) این کمپرسورها هوای فشرده را بدون استفاده از روغن تولید می‌کنند.

مزایا: تولید هوای تمیز و خالص، مناسب برای صنایع حساس.

معایب: هزینه اولیه بالاتر، استهلاک بیشتر قطعات.

  • ج) کمپرسورهای هوا اویل‌لس (Oil-Less Compressors) در این کمپرسورها، هیچ روغنی برای فشرده‌سازی هوا استفاده نمی‌شود. از پوشش‌های خاص برای کاهش اصطکاک استفاده می‌شود.

مزایا: عدم نیاز به تعویض روغن و فیلترها، نگهداری ساده‌تر.

معایب: هزینه اولیه بالا، سر و صدای بیشتر نسبت به مدل‌های روغنی.

 

اجزای تشکیل دهنده کمپرسور هوای فشرده اسکرو
اجزای تشکیل دهنده کمپرسور هوای فشرده اسکرو

1-2اجزاءتشکیل‌دهنده کمپرسورهای هوا اسکرو

    1. روتورهای اسکرو: دو روتور مارپیچی که هوا را به داخل کشیده و فشرده می‌کنند. (روتور نر و روتور ماده)
      • کاربردها: ایجاد حرکت و فشرده‌سازی هوا.
    2. محفظه کمپرسور: محفظه‌ای که روتورها در داخل آن قرار می‌گیرند و فرآیند فشرده‌سازی در آن انجام می‌شود. معمولاً از آلیاژهای مقاوم به سایش و حرارت هستند.
      • کاربردها: نگهداری روتورها و هدایت جریان هوا.
    3. سیستم تزریق روغن: سیستمی که برای روان‌کاری و خنک‌کاری روتورها از روغن استفاده می‌کند.
      • مزایا: کاهش سایش و افزایش عمر مفید کمپرسور. معایب: نیاز به نگهداری منظم و تعویض روغن.
      • کاربردها: روان‌کاری و خنک‌کاری روتورها و اجزای داخلی.
    4. فیلترهای هوا و روغن: فیلترهایی که ذرات ناخالصی را از هوا و روغن جدا می‌کنند. (فیلترهای ورودی هوا، فیلترهای روغن).
      • کاربردها: افزایش کیفیت هوا و کاهش خرابی تجهیزات.
    5. سیستم‌های کنترل و مانیتورینگ: سیستم‌هایی که برای کنترل عملکرد کمپرسور و مانیتورینگ شرایط عملیاتی به کار می‌روند. (کنترلرهای PLC، نمایشگرهای دیجیتال)
      • کاربردها: کنترل دقیق عملکرد کمپرسور و افزایش ایمنی.
روغن کمپرسور هوای فشرده اسکرو
روغن کمپرسور هوای فشرده اسکرو

1-3. نقش روغن در کمپرسورهای هوا اویل اینجکشن (Oil-Injected Compressors)

در کمپرسورهای روغنی، روغن نقش‌های مختلفی ایفا می‌کند:

  1. روانکاری: کاهش اصطکاک بین قطعات متحرک و جلوگیری از سایش.
  2. خنک‌کنندگی: جذب حرارت اضافی حاصل از فرآیند فشرده‌سازی.
  3. آب‌بندی: جلوگیری از نشت هوا و حفظ فشار در داخل کمپرسور.
  4. تمیزکاری: حذف ذرات آلاینده و کربن از سیستم.

1-3-1 انتخاب روغن مناسب برای کمپرسور

  1. گرانروی (ویسکوزیته): روغن باید متناسب با دمای کارکرد و نوع کمپرسور انتخاب شود.
  2. پایه روغن: روغن‌های مینرال، سنتتیک یا نیمه‌سنتتیک مناسب کمپرسورهای مختلف هستند.
  3. مقاومت در برابر اکسیداسیون و حرارت: روغن‌هایی با مقاومت بالا در برابر حرارت و اکسیداسیون انتخاب شوند.
  4. سازگاری با قطعات داخلی: روغن باید با درزبندها و دیگر قطعات کمپرسور سازگار باشد.

1-3-2 نکات خرید روغن کمپرسور

  1. مطالعه مشخصات فنی کمپرسور و توصیه‌های سازنده
  2. .انتخاب برندهای معتبر روغن.
  3. بررسی استانداردهای بین‌المللی مانند ISO و 4. دقت در تاریخ انقضا و شرایط نگهداری روغن.
  4. اهمیت الکتروموتور در عملکرد کمپرسو
کاربردهای کمپرسور هوای فشرده اسکرو
کاربردهای کمپرسور هوای فشرده اسکرو

1-4 کاربردهای کمپرسورهای هوا اسکرو

        1. صنایع تولیدی: کمپرسورهای اسکرو در صنایع تولیدی برای تامین هوای فشرده مورد نیاز ماشین‌آلات و تجهیزات به کار می‌روند. مزایا: افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌های عملیاتی.
        2. صنایع غذایی و دارویی: در این صنایع، کمپرسورهای اسکرو برای فرآیندهای بسته‌بندی، پر کردن و تمیزکاری استفاده می‌شوند. مزایا: افزایش کیفیت و دقت در فرآیندهای تولید.
        3. صنایع نفت و گاز: در صنایع نفت و گاز، کمپرسورهای اسکرو برای فرآیندهای حفاری، انتقال و فشرده‌سازی گاز استفاده می‌شوند. مزایا: عملکرد پایدار و مقاومت بالا در شرایط سخت.
        4. صنایع خودروسازی: در صنایع خودروسازی، کمپرسورهای اسکرو برای تامین هوای فشرده مورد نیاز خطوط تولید و تست خودروها به کار می‌روند. مزایا: افزایش کارایی و کاهش هزینه‌های تولید.
        5. سیستم‌های تهویه و خنک‌کاری: کمپرسورهای اسکرو در سیستم‌های تهویه و خنک‌کاری برای فشرده‌سازی و انتقال هوا به کار می‌روند.
        6. مزایا: عملکرد پایدار و کارایی بالا.

1-5 نکات مهم در نگهداری و استفاده از کمپرسورهای هوا اسکرو

  1. نگهداری منظم: برنامه‌ریزی برای نگهداری و تعمیرات منظم کمپرسورها و تعویض روغن و فیلترها. مزایا: افزایش عمر مفید تجهیزات و کاهش هزینه‌های تعمیرات.
  2. کنترل شرایط عملیاتی: مانیتورینگ مداوم شرایط عملیاتی مانند دما، فشار و سطح روغن. – مزایا: جلوگیری از خرابی‌های ناگهانی و افزایش ایمنی.
  3. استفاده از روغن‌های با کیفیت: استفاده از روغن‌های با کیفیت بالا برای روان‌کاری و خنک‌کاری روتورها. – مزایا: کاهش سایش و افزایش کارایی کمپرسور.
  4. آموزش نیروی انسانی: آموزش نیروی انسانی برای استفاده صحیح و نگهداری از کمپرسورها. مزایا: افزایش بهره‌وری و کاهش خطاهای انسانی.
  5. ارزیابی و بهبود مستمر: ارزیابی عملکرد کمپرسورها به صورت دوره‌ای و اعمال بهبودهای لازم. – مزایا: افزایش کارایی و بهره‌وری سیستم‌های هوای فشرده.
ایرند Airend
ایرند Airend

2. ایرند (Air End) در کمپرسور هوای اسکرو: قلب تپنده کمپرسور

 

  • ایرند (Air End) یکی از مهم‌ترین اجزای کمپرسورهای هوا، اسکرو است که وظیفه اصلی آن فشرده‌سازی هوا است. این بخش (ایرند) شامل روتورهای مارپیچی است که با چرخش در داخل یک محفظه، هوا را به دام انداخته و آن را تحت فشار قرار می‌دهند. کیفیت و طراحی ایرند تأثیر مستقیمی بر راندمان، طول عمر و عملکرد کلی کمپرسور دارد.
 

 2.1. ساختار و اجزای ایرند در کمپرسور اسکرو

  • روتورها (Screw Rotors):  شامل دو روتور مارپیچی (نر و ماده) است که با چرخش هم‌زمان، هوا را به دام می‌اندازند و آن را فشرده می‌کنند.
        •   روتور نر معمولاً با سرعت بیشتری نسبت به روتور ماده می‌چرخد. 
        • دقت ساخت و متریال استفاده‌شده در این روتورها بر کارایی و دوام کمپرسور تأثیر دارد.
  • محفظه ایرند (Air End Housing): بدنه‌ای که روتورها را در خود جای داده و مسیر حرکت هوا را مشخص می‌کند.
        • دارای طراحی مقاوم در برابر سایش و فشار بالا است.
  • یاتاقان‌ها (Bearings)  برای کاهش اصطکاک و پشتیبانی از روتورها استفاده می‌شوند. 
        • استفاده از یاتاقان‌های باکیفیت باعث افزایش عمر مفید ایرنت می‌شود.
  •  سیستم آب‌بندی (Sealing System)  در کمپرسورهای روغنی، سیستم آب‌بندی از ورود هوا به روغن و بالعکس جلوگیری می‌کند.
        • مانع نشتی هوا و کاهش راندمان می‌شود.

2.2. نحوه عملکرد ایرند در کمپرسور اسکرو

      1. مرحله ورود هوا: هوا از طریق فیلتر ورودی به داخل محفظه ایرند کشیده می‌شود.
      2. فشرده‌سازی هوا روتورهای مارپیچی شروع به چرخش کرده و حجم هوا را کاهش می‌دهند. کاهش حجم باعث افزایش فشار هوا در داخل ایرند می‌شود.
      3. جداسازی روغن (در کمپرسورهای روغنی): در کمپرسورهای روغنی، روغن به جریان هوا اضافه می‌شود تا خنک‌کاری، آب‌بندی و کاهش اصطکاک انجام شود. پس از فشرده‌سازی، روغن توسط جداکننده روغن (Oil Separator) از هوا جدا می‌شود.
      4. خروج هوا هوای فشرده از طریق مسیر خروجی از ایرند به سمت سیستم خنک‌کاری و سپس به سمت مخزن یا مصرف‌کننده هدایت می‌شود.

 2.3. انواع ایرند در کمپرسورهای اسکرو

  • ایرند روغنی (Oil-Injected Air End)در این نوع، روغن به فرآیند فشرده‌سازی اضافه می‌شود تا حرارت کاهش یابد و اصطکاک کنترل شود.
        • مناسب برای کاربردهای صنعتی سنگین مانند کارخانجات، صنایع خودروسازی و تولید
        • هزینه تعمیر و نگهداری کمتر نسبت به نوع بدون روغن.
  • ایرند بدون روغن  (Oil-Free Air End)در این نوع، از هیچ‌گونه روغنی در فرآیند فشرده‌سازی استفاده نمی‌شود
        • مناسب برای صنایع غذایی، دارویی و پزشکی که نیاز به هوای 100٪ تمیز دارند. هزینه بالاتر و نیاز به مواد مقاوم‌تر در برابر دما و فشار.

2.4 معروف ترین برندهای ایرند در دنیا:

 این برندها به دلیل کیفیت بالای تولید، بازدهی عالی، و دوام طولانی‌مدت، در صنعت هوای فشرده مطرح هستند.

2.4. عوامل مؤثر بر طول عمر و راندمان ایرند

کیفیت طراحی و ساخت
کیفیت طراحی و ساخت
بیشتر بخوانید
استفاده از مواد مقاوم و آلیاژهای باکیفیت باعث افزایش طول عمر ایرنت می‌شود. - تلرانس دقیق در ساخت روتورها تأثیر مستقیمی بر کارایی و مصرف انرژی دارد.
دمای کاری و تهویه مناسب
دمای کاری و تهویه مناسب
بیشتر بخوانید
اگر دمای ایرنت بیش از حد افزایش یابد، باعث افت راندمان و افزایش استهلاک قطعات می‌شود. سیستم‌های خنک‌کاری و تهویه مناسب در کمپرسور، نقش کلیدی در حفظ عملکرد ایرنت دارند.
نگهداری و سرویس منظم
نگهداری و سرویس منظم
بیشتر بخوانید
تعویض روغن و فیلترها در فواصل زمانی مشخص باعث جلوگیری از سایش و آسیب به ایرنت می‌شود. بررسی سطح روغن، دمای کاری و صداهای غیرعادی از خرابی زودهنگام جلوگیری می‌کند.

3- الکتروموتور

3-1 نقش الکتروموتور در کمپرسور اسکرو

الکتروموتور در کمپرسورهای اسکرو، نیروی محرکه لازم برای چرخش روتورهای مارپیچی را تأمین می‌کند. این روتورها در داخل محفظه کمپرسور حرکت می‌کنند و هوا را فشرده می‌سازند. الکتروموتور با تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی، باعث چرخش این روتورها می‌شود. انتخاب صحیح و مناسب الکتروموتور برای کمپرسور اسکرو اهمیت زیادی دارد چرا که کارکرد بی‌وقفه و طول عمر مفید کمپرسور به عملکرد الکتروموتور بستگی دارد.

3-2 اجزای تشکیل‌دهنده الکتروموتور کمپرسور اسکرو

۱. روتور (Rotor) روتور بخش متحرک الکتروموتور است که به همراه استاتور، میدان مغناطیسی را ایجاد می‌کند. روتور در کمپرسورهای اسکرو معمولاً از نوع قفس‌سنجاب است که در داخل استاتور می‌چرخد. این چرخش باعث ایجاد نیروی مکانیکی لازم برای حرکت روتورهای اسکرو می‌شود.

۲. استاتور (Stator) استاتور بخش ثابت موتور است که شامل سیم‌پیچ‌های الکتریکی است. در کمپرسور اسکرو، استاتور وظیفه تولید میدان مغناطیسی را بر عهده دارد که موجب چرخش روتور می‌شود. این میدان مغناطیسی جریان الکتریکی را در سیم‌پیچ‌ها ایجاد کرده و سبب حرکت روتور و در نهایت فشرده‌سازی هوا در کمپرسور می‌شود.

۳. بلبرینگ‌ها (Bearings) بلبرینگ‌ها در الکتروموتور وظیفه نگهداری و پشتیبانی از روتور را دارند. این اجزاء از جنس فولاد با مقاومت بالا ساخته می‌شوند و به‌طور پیوسته در حال چرخش هستند. بلبرینگ‌ها باید به‌طور منظم روانکاری شوند تا از سایش و خرابی جلوگیری شود. در کمپرسور اسکرو، روانکاری دقیق بلبرینگ‌ها برای حفظ عملکرد بهینه موتور و جلوگیری از ایجاد هرگونه اصطکاک اضافی ضروری است.

۴. کلاف مغناطیسی (Magnetic Core) کلاف مغناطیسی که به‌طور معمول از ورق‌های فولادی نازک و متصل به یکدیگر ساخته می‌شود، در موتور الکتروموتور، وظیفه هدایت و تمرکز میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط استاتور را دارد. این کلاف‌ها انرژی مغناطیسی را به‌طور مؤثری در موتور هدایت می‌کنند و از تلفات انرژی جلوگیری می‌کنند.

۵. فن خنک‌کننده (Cooling Fan) در کمپرسورهای اسکرو، چون موتور باید به‌طور پیوسته و با بار زیاد کار کند، دمای موتور افزایش می‌یابد. به همین دلیل، کمپرسورهای اسکرو معمولاً از سیستم‌های خنک‌کننده مانند فن‌ها بهره می‌برند. این فن‌ها هوا را در اطراف موتور جریان می‌دهند تا دمای آن را در سطح ایمن نگه دارند.

۶. سیستم‌های حفاظتی و رله‌ها (Protection Systems and Relays) الکتروموتور کمپرسور اسکرو معمولاً به سیستم‌های حفاظتی مانند رله‌های حرارتی، رله‌های اضافه‌بار و آلارم‌های دما مجهز است. این سیستم‌ها به‌منظور جلوگیری از آسیب‌های ناشی از اضافه‌بار یا دمای بیش‌ازحد موتور عمل می‌کنند. در صورت بروز هرگونه مشکل در موتور، این سیستم‌ها به طور خودکار جریان برق را قطع کرده یا هشدارهایی به اپراتور ارسال می‌کنند.

۷. پوشش و فریم (Cover and Frame) پوشش یا کاور موتور کمپرسور اسکرو برای حفاظت از اجزای داخلی در برابر گرد و غبار، رطوبت و آسیب‌های مکانیکی طراحی شده است. فریم موتور از جنس فلزات مقاوم مانند آلومینیوم یا چدن ساخته می‌شود که به استحکام و دوام موتور کمک می‌کند. این اجزاء باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که امکان تهویه مناسب و جریان هوای کافی را فراهم کنند.

۸. اتصالات برق (Electrical Connections) اتصالات برق در الکتروموتورهای کمپرسور اسکرو برای انتقال انرژی الکتریکی از منابع تأمین به موتور و ایجاد نیروی مکانیکی طراحی شده‌اند. این اتصالات باید از کیفیت بالایی برخوردار باشند و در برابر خرابی‌های الکتریکی مقاوم باشند. اتصالات نادرست می‌توانند منجر به نوسانات ولتاژ، خرابی موتور و کاهش عمر مفید آن شوند.

۹. سیستم اینورتر (Inverter System) در برخی از کمپرسورهای اسکرو، برای کنترل سرعت و بهینه‌سازی مصرف انرژی از سیستم اینورتر استفاده می‌شود. اینورترها به موتور اجازه می‌دهند که سرعت خود را بر اساس نیاز تغییر دهد و در نتیجه کارایی موتور و مصرف انرژی به‌طور چشمگیری افزایش یابد. این سیستم‌ها معمولاً در کمپرسورهایی با کاربرد صنعتی و فشار بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند

3-3 علائم خرابی الکتروموتور

  • افزایش دما: نشان‌دهنده بار زیاد یا مشکلات در تهویه کمپرسور.
  • صداهای غیرعادی: این مشکل می‌تواند به دلیل خرابی بلبرینگ‌ها یا عدم هم‌راستایی شفت باشد.
  • افت ولتاژ یا جریان: می‌تواند به دلیل نوسانات برق یا مشکلات در سیستم برق‌رسانی باشد.
  • روشن و خاموش شدن مکرر: ممکن است ناشی از مشکلات در راه‌اندازی موتور یا تنظیمات اشتباه باشد.

3-4 نکات نگهداری از الکتروموتور کمپرسور

  1. بررسی منظم دمای موتور و اطمینان از تهویه مناسب.
  2. روانکاری و تعویض دوره‌ای بلبرینگ‌ها.
  3. بررسی ولتاژ و جریان ورودی به موتور.
  4. اطمینان از هم‌راستایی صحیح شفت و کوپلینگ‌ها

نتیجه‌گیری:

 کمپرسورهای اسکرو با کارایی بالا و عملکرد پایدار، یکی از تجهیزات حیاتی در صنایع مختلف هستند. با انتخاب مناسب تجهیزات، رعایت استانداردها و نگهداری منظم می‌توان به بهبود عملکرد سیستم‌های هوای فشرده و افزایش بهره‌وری دست یافت. برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره در زمینه کمپرسورهای اسکرو، با کارشناسان ما تماس بگیرید.